络绎精选论文：中科院团队开发出新材料，从海水中提取铀，或为我国核工业带来重大利好

作者简介：杨林森，第一作者：中国科学院理化技术研究所博士生
论文标题：Bioinspired hierarchical porous membrane for efficient uranium extraction from seawater
领域方向：材料学、生物化学
来源期刊：Nature Sustainability
作者：Linsen Yang, Hongyan Xiao, Yongchao Qian, Xiaolu Zhao, Xiang-Yu Kong, Pei Liu, Weiwen Xin, Lin Fu, Lei Jiang, Liping Wen
DOI：10.1038/s41893-021-00792-6
发表时间：2021-02-10
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41893-021-00792-6
期刊影响因子：19.346
中科院分区：Q1
海水中的铀储量超过 40 亿吨，相当于陆地铀矿储量的 1000 倍，从海水中有效提取铀，将有助于我国核工程领域的长远发展。然而，由于海水中铀的浓度相对较低（~3.3ppb），如何开发高选择性、吸附性和可再利用的海水铀吸收剂尤为重要，是这方面的一大挑战。
中科院理化所仿生智能界面科学中心闻利平课题组开发了一种基于固有微孔聚合物的仿生分级多孔吸附膜。该吸附膜的逐级递减孔径结构能够使铀酰离子在膜内快速扩散。经测试，该多孔膜可将吸附容量提升 20 倍，达到9.03mg/g，处于世界领先地位。
本研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。
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热议1：研究亮点
研究中选用偕胺肟化的二氨基马来腈，将 B一环糊精引入到石墨烯气凝胶骨架上。偕胺肟基和 B一环糊精协同增强吸附剂的吸铀能力及选择性，同时赋予吸附剂抗油污性能。
热议2：珍贵的铀
铀(Uranium)的原子序数为 92 的元素，其元素符号是 U，是自然界中能够找到的最重元素。在自然界中存在三种同位素，均带有放射性，拥有非常长的半衰期(数亿年~数十亿年)。其中铀 235 是铀元素里中子数为 143 的放射性同位素，是自然界至今唯一能够发生可控裂变的同位素，主要用做核反应中的核燃料，也是制造核武器的主要原料之一。
热议3：新研究将有利于铀资源的开发
铀资源有限，而海洋中估计有 45 亿吨以上的铀，大约是陆地储量的 1000 倍，因此从海水中提取铀可能是一种更可持续的核能开发方法。然而，海水中铀的浓度很低，估计为每升 33 微克，这使得从海洋中提取铀比从地面开采铀要困难和昂贵得多。
早在 20 世纪 50 年代，科学家们就看到了利用海洋铀作为核能燃料的潜力，但直到 20 世纪 80 年代，日本研究人员才开发出一种提取铀的方法，使用一种叫做偕胺肟的化合物与漂浮的铀粒子结合。新的研究由中国科学院的科学家领导，重点是提高这种化合物的吸附能力。科学家们创造了一种多孔膜，它模仿了在自然界中发现的分形，如血管。他们发现，这种在偕胺肟中饱和的膜在提取铀方面比以前使用的其他材料要高效得多，吸附能力高出 20 倍。

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